三相流化床光催化氧化反應器的設計與數(shù)學模型研究.pdf

1、光催化氧化技術是一項處理高濃度有毒有害難降解環(huán)境污染物的有效技術。目前國內外學者對此領域的研究可謂是如火如荼，然而至今尚為達到大規(guī)模工業(yè)化應用的目的。究其成效不大的主要原因之一是沒有研制出高效多功能集成式連續(xù)化大型光催化反應器。當前國內外對光催化反應器的設計、放大和應用研究尚處于實驗室階段，且有關反應器的基礎理論如反應器數(shù)學模型研究也不夠深入。我們在自己大量小試的基礎上并參閱國內外光催化反應器的相關研究資料，自行研制開發(fā)了三相流化床光催

2、化氧化反應器一體化中試裝置。總容積1200L，這樣規(guī)模的三相流化床反應器目前在世界上尚未見報道。 (1)在設計過程中借鑒了許多化工流化床和生物流化床的成熟技術和標準。對三相流化床光催化反應器的各種參數(shù)如床高、直徑、起始流化速度、帶出速度、正常運行速度數(shù)、放大區(qū)和進料區(qū)的設計等進行了設計計算；綜合考慮了預處理裝置包括微孔過濾器和纖維過濾器的設計和選型及整體裝置的配套部分如泵和流量計的選型、水箱的設計等；選取了長線型、低能耗、長壽

3、命、高效率光源并對其分布進行了研究。 (2)設計并制作了一套中試規(guī)模的三相流化床光催化反應器一體化裝置。 (3)在建成的實驗裝置上，對苯酚模擬廢水進行了光催化氧化處理，為三相流化床光催化反應器的建模測量了一些數(shù)據(jù)。 (4)結合苯酚的降解過程和機理，對光傳遞方程、反應動力學方程和傳質方程進行了推導和闡述。 (5)建立了三相流化床光催化反應器的數(shù)學模型，在模擬污染物苯酚相關數(shù)據(jù)的基礎上，結合邊界條件對

4、方程進行了數(shù)值求解。并依據(jù)方程對相關操作條件的改變(不同光強、不同催化劑濃度、不同氣速、不同液速)給以模擬計算，繪出了在反應器內光強分布和苯酚降解效率的三維效果圖。對操作參數(shù)進行了最優(yōu)化模擬研究。計算模擬采用的軟件是MATLAB。 (6)提出了一種光催化氧化反應器汽-液-固三相區(qū)內紫外光強度測量的方法。 (7)用所建模型對主反應區(qū)半徑、長度和燈管半徑等經(jīng)驗設計參數(shù)進行了理論驗證。 (8)用苯酚模擬廢水降解實